监测信息联网技术及QoS-邹三庚（PPT65页)

监测信息联网技术及QoS邹三庚内容监测信息联网技术1网络QoS2监测信息联网技术监测信息物理网络1OSI7层模型2DoD4层模型3网络编程4网络分类局域网LAN（LocalAreaNetwork）广域网WAN（WideAreaNetwork）城域网MAN（MetropolitanAreaNetwork）监测信息物理网络集线器网卡交换机路由器计算机监测设备网络设备OSI7层模型5432154321客户机AP2AP1新浪主机IE数据，成为应用层PDU数据传输原理(1)H5，成为传输层报文H5(2)客户机新浪主机5432154321AP2AP1传输层报文再传送到网络层加上网络层首部，成为IP数据报（或分组）H4H5(3)客户机新浪主机5432154321AP2AP1IP数据报再传送到数据链路层加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧H3H4H5(4)客户机新浪主机5432154321AP2AP1数据链路层帧再传送到物理层最下面的物理层把比特流传送到物理媒体10100110100101比特流110101110101数据传输原理(5)客户机新浪主机应用层(applicationlayer)5432154321物理传输媒体AP2AP1电信号（或光信号）在物理媒体中传播从发送端物理层传送到接收端物理层数据传输原理(6)客户机新浪主机5432154321AP2AP110100110100101比特流110101110101数据传输原理(7)客户机新浪主机5432154321AP2AP110100110100101比特流110101110101计算机2的物理层收到比特流后交给数据链路层H2T2H3H4H5(8)客户机新浪主机H3H4H5://www.sina.com.cn数据传输原理(9)客户机新浪主机H4H5://www.sina.com.cn5432154321AP2AP1网络层剥去分组首部后把分组的数据部分交给传输层数据传输原理(10)客户机新浪主机H5://www.sina.com.cn5432154321AP2AP1传输层剥去报文首部后把报文的数据部分交给应用层数据传输原理(11)客户机新浪主机://www.sina.com.cn5432154321AP2AP1应用层剥去应用层PDU首部后把应用程序数据交给应用进程数据传输原理(12)客户机新浪主机5432154321AP2AP1收到了AP1发来的应用程序数据！数据传输原理(13)客户机新浪主机DoD4层模型表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层应用层HTTPFTPTelnet传输层TCPUDP网络层ICMPIPARPOSFPRIP数据链路层LLCMAC实体连接RMTP2.5TCP/IP参考模型应用层传输层网络层网络接口层主机A主机B路由器网络2网络1应用层传输层网络层网络接口层网络层网络接口层43212.5TCP/IP协议族HTTPSMTPDNSFTPTCPUDPIP网络层网络接口层传输层应用层………网络接口1网络接口2网络接口3RMTP网络编程（1）应用程序1应用程序2应用程序n…网络应用程序编程接口（socket）包括TCP/IP协议软件的操作系统内核联网程序示例（1）创建socket实例8000等待客户端连接形成Socket连接读取客户端信息根据客户端的请求，返回相应信息或终止本次连接创建socket实例形成Socket连接发送请求读取并打印服务端返回信息服务器客户端监测网络编程（1）监测系统1监测系统2监测系统n…监测网络编程接口（RMPT（socket））包括TCP/IP协议软件的操作系统内核监测联网程序示例（1）创建单频测向socket实例8000等待客户端连接形成单频测向Socket连接读取客户端信息启动单频测向模块，返回相应信息或终止本次连接创建单频测向socket实例形成单频测向Socket连接发送请求读取单频测向结果四川监测服务器北京监测客户端远程单频测向远程单频测向服务网络编程（2）客户客户代理远程系统远程系统服务器对象信道基于面向对象的.NETRemoting监测联网程序示例（2）单频测向客户单频测向对象客户代理远程监测系统远程监测系统服务器单频测向对象信道微软云计算短片网络编程（3）云计算监测设备网络QoSQoS基本概念1网络QoS基本原理2网络QoS设计3监测网QoS设计思考4缘由某用户在内网上拷贝10G的照片给远方朋友很多用户在内网上收内容丰富精彩的邮件在这条链路上：视频会议业务监测业务频率台站业务是否能顺利开展？缘由应用系统最小有效带宽为多少？最大丢包率为多少？最大延迟为多少？最大延迟抖动为多少？多应用系统应怎样竞争有限带宽？网络服务质量QoS（QualityofService）QoS基本概念QoS决定传输带宽延迟抖动丢包率延迟QoS基本概念QoS的目标：可预测性IP语音延迟小于150ms抖动小于30ms丢包率小于1%带宽21-320kbps视频会议？监测应用？其他已应用？网络-高速公路传输带宽车道——车道越多越好数据丢包率跑错或事故——标识传送延迟到达时间——合适速度延迟抖动到达时间的变化——同一段路程，昨天用了2小时，今天用了5小时高速公路无QoS高速公路无QoS高速公路无QoS最大有效带宽等于链路中带宽最小值应用有效带宽小于等于最大有效带宽IPIPIPIP100Mbps2Mbps2Mbps1000MbpsBWmax=min(100M,2M,2M,1000M)=2MbpsBWavail=BWmax/Flows网络有效带宽传播时延是固定的处理和排队时延不可预计（无QoS）IP传播时延(P1)处理和排队时延(Q1)IPIPIP传播时延(P2)处理和排队时延(Q2)传播时延(P3)处理和排队时延(Q3)时延=P1+Q1+P2+Q2+P3+Q3+P4=Xms传播时延(P4)端到端时延传播时延:分组化时延串行化时延、传播时延IPIPIPIP转发处理时延排队时延传播时延带宽处理、排队和传播时延尾部丢弃:发生在出口队列已满的情况下。其他类型的报文丢弃:IP转发IPIPIPIPTail-drop分组丢失先进先出队列IPTCPData拥塞管理技术•从不重要的应用中挪用带宽；先转发重要的分组压缩头部cTCPData•压缩IP报文的头部压缩载荷压缩数据帧•压缩第2层数据帧的载荷(需要耗费一些时间)优先级队列(PQ)自定义队列(CQ)加权公平队列(WFQ)改进差额循环队列(MDRR)IP优先队列(IPRTPPrioritization)基于类的加权公平队列(CBWFQ)低延迟排队(LLQ)堆栈预测器TCP头压缩RTP头压缩如何增加有效带宽并降低时延？•升级链路-最好的解决方案但是最贵先进先出队列IPData拥塞管理技术•为重要或对时延敏感的数据确保足够的带宽Dropper拥塞避免技术•在拥塞发生前，通过随机丢弃不重要的分组来阻止拥塞的发生，基于拥塞管理技术并是其补充自定义队列(CQ)加权公平队列(WFQ)改进差额循环队列(MDRR)基于类的加权公平队列(CBWFQ)低延迟排队(LLQ)加权早期随机检测(WRED)如何预防分组丢失•升级链路-最好的解决方案但是最贵网络QoS基本原理QoS服务模型1需要QoS的应用及关键指标2QoS服务模型Best-Effortservice尽力而为服务模型，IP网络的缺省服务模型Integratedservice综合服务模型，简称Int-ServDifferentiatedservice区分服务模型，简称Diff-Serv资源预留协议(RSVP)RSVP每个节点上标识出带宽和时延需求简单可扩展性互操作性差请求请求请求请求预留预留预留预留本地管理控制本地管理控制策略执行点(PEP)远程管理控制综合服务模型区分服务模型拥塞管理排队数据流量整形：入口、出口分类、标记数据可扩展性好性能高互操作性好灵活性高IP语音的QoS及其关键指标时延小于150ms1抖动小于30ms2丢包率小于1%3带宽21-320kbps4交互式视频的QoS及其关键指标时延小于150ms1抖动小于30ms2丢包率小于1%3带宽大于必要带宽的120%4流式视频的QoS及其关键指标时延小于4-5s1抖动无严格要求2丢包率小于5%3带宽取决于视频流的编码解码器格式和速率4网络QoS设计通用QoS设计原则1分类和标记原则2管制和降格原则3排队和丢弃原则4部署原则5通用QoS设计原则交互式视频IP语音流式视频频率台站监测测向总流量组织目标中心无线电监测网QoS设计思考监测网应用分类1监测网应用流量分析2监测网QoS设计3无线电监测网应用分类类别应用详情备注指挥调度视频培训视频会议系统(交互式)优先级高，目前码流1-4Mbps信息采集系统(流式)优先级高，一般占用带宽400Kbps频率台站Oracle数据库连接流量较小大块数据邮件服务、FTP、中心-郑州备份等突发、恶性数据，对时延不敏感监测测向U/V应用，流向从中心—大型监测站突发、恶性数据，数据传输量大，传输时间长网管系统流量相对较小监测、交会等系统流量较小尽力服务网站，全国访问中心；数字图书馆；病毒服务器等；无线电监测网应用流量分析目标应用系统的最大流量需求-有效带宽流量预测确定网络带宽工具网管软件Netflow基于SNMP的流量监控软件无线电监测网应用流量分析2010.9.88:30——12:00蓝色:中心——北京站，绿色：北京站——中心主要应用：监测测向、视频会议、邮件无线电监测网应用流量分析2010-9-89:45——10:00北京监测站——国家中心视频终端——视频服务器大量UDP数据流55%监测测向用户——监测测向服务器大量TCP数据包35%无线电监测网应用流量分析2010.9.88:30——12:00流量走势图中心——北京站测量周期15分钟部署QoS无线电监测网应用流量分析监测网大兴监测站超短波临时监控中心IP：172.19.128.127、128、129数据量大，传输速率高（最大占满2Mbps）突发性持续时间长在不进行QoS保障的情况下，和指挥调度、视频会议冲突无线电监测网QoS设计关键业务：视频会议、信息采集、监测测向分类和标记：对重要数据流进行分类和标记排队和丢弃设计：视频会议系统：1.4Mbps信息采集系统：450Kbps监测测向系统：50Kbps全国无线电监测网QoS建设原则网络统一规划网络软硬件配置标准对网络应用业务分类标记对网络应用业务流量进行预测和实测定义关键应用确定网络带宽分级部署网络QoS总结监测信息联网技术1网络QoS2物理网络2个模型网络编程基本概念原理设计案例